四组分隔板塔用于三氯氢硅分离的模拟研究

对用于四组分分离的Kaibel隔板塔和完全热耦合隔板塔4-DWC在多晶硅还原工段中分离三氯氢硅的应用进行了模拟研究。首先,将不同结构的复杂塔简化为在热力学上等效的简单塔序列流程,利用简捷法设计计算得到初值;再利用严格模拟进行参数优化和模拟计算。结果表明：与常规三塔顺序分离流程相比,Kaibel隔板塔可节约能耗26.43%,4-DWC节约能耗36%,设备数量大大减少。     

进料性质对立式隔板塔操作特性的影响

以正戊烷、正己烷和正庚烷为分离物系,在简捷计算结果的基础上,利用商业模拟软件HYSYS研究了进料热状态、进料组成和相对挥发度等进料性质对立式隔板塔操作的影响。结果表明,进料热状态对于立式隔板塔的操作稳定性和优化操作区的影响较大;进料中轻组分的含量增加不利于立式隔板塔的稳定操作。不同分离难度的物系采用立式隔板塔时的节能效果和操作特性有较大不同,分离难度越大,立式隔板塔的节能效果越明显,但优化操作区间则越窄,且操作稳定性较差。     

隔板塔特性模拟研究

文章以三元系统苯-甲苯-二甲苯的三组分分离体系为例,分析对比了常规蒸馏塔和隔板塔的系统特性、分离效果、过程耗能,并对模拟结果进行能耗以及经济效益分析,结果表明,隔板塔的节能百分率可达67%。并由以上的分析结果创新地选择隔板塔的控制结构和控制方法。为隔板塔设计和工业操作提供参考依据。     

板式塔及分离技术最新进展

本文介绍了近年来涌现出来的国内外新型精馏板式塔及其性能，阐述了板式塔技术的最新进展，同时也对提高板式塔传质效率的方法进行了分析与讨论；另外也简单地介绍了新开发的分离技术。     

Kaibel隔板塔用于多晶硅还原工段三氯氢硅分离的模拟研究

将Kaibel隔板塔代替常规三塔顺序分离流程用于多晶硅还原工段中三氯氢硅分离。在简捷计算基础上,利用Multifrac模型进行了严格稳态模拟。主要研究了TCS产品和STC产品采出位置、液体分配比和汽体分配比等参数的影响。结果表明：与常规三塔顺序分离流程相比,Kaibel隔板塔可节约能耗26.43%,设备数量大大减少。     

旋流板式塔在煤气冷却中的应用总结

该文介绍了旋流板式塔首次在焦化广煤气冷却中的应用实例。投运的φ3600旋流板式塔取代φ4500隔板式语,节省了治塔。文章还对其设计工艺数据及旋流板塔参数;生产调试以及应用效果与经济效益等予以了叙述。     

板式塔应用于蒸发热水塔的研究

以多喷嘴对置式水煤浆气化技术中的蒸发热水塔为研究对象,将板式塔应用于热水室,一方面改善了热质传递效果,另一方面避免了蒸汽携带灰渣造成的堵塞。文中在实验室热模装置上获得了热质传递过程达平衡时塔内温度分布曲线,研究不同冷凝水量与蒸汽流量对温度分布的影响,采用筛孔板和固阀板进行了实验,所得结果与前期填料塔实验的分析比较表明,板式塔的处理能力和传热传质效果都好于填料塔。在实验条件下,板式塔内最佳液气比为6—8,填料塔为8左右,板式塔的最佳冷凝水进量小于填料塔,此外,鉴于蒸发热水塔中蒸汽携带灰渣容易造成堵塞,板式塔在工业中应用于蒸发热水塔是更为合适的。     

关于板式塔的评介

对在化工生产中广泛使用的主要板式塔的优缺点及应用范围进行了介绍，并对如何改善板式塔的流体力学状况，提高板效率的方法和措施进行了阐述。     

板式塔技术进展

分析了国内外研究开发的工业化推广应用较好的几种板式塔的最新进展 ;展望了板式塔今后的发展方向     

隔板塔技术用于硅烷生产工艺的研究

通过对歧化法硅烷生产工艺和隔板塔精馏原理进行研究,开发出两种硅烷生产隔板塔工艺,两种技术均能最大限度地降低能耗和装置投资。研究表明,这两种技术较原工艺蒸汽消耗降低40%,较热耦合工艺蒸汽消耗降低超过20%;循环水消耗均大幅度降低;同时减少了精馏塔、再沸器和冷凝器的数量,降低了装置投资费用,具有投资价值。     

分隔壁精馏塔分离裂解汽油

自制一套塔高8.3m可拆装10L釜分隔壁精馏塔小试装置分离裂解汽油,考察不同的出料位置、侧线采出量、液体分配比等参数对分离效果的影响。得出较佳工艺条件为:进料速度6L/h,进料温度56℃,塔顶出料1.1L/h,回流量为1.5L/h,液体分配比(主:副)为2:1及侧线出料量3.6L/h。在此条件下,塔顶C5的质量分数达到98.5%以上,侧线C5的质量分数小于2%,满足分离要求。该工艺缩短了流程,减少了设备投资。     

三元混合物分壁塔精馏分离的研究

提出了甲醇-乙醇-正丙醇三元混合物分壁塔精馏分离的新工艺。通过模拟和灵敏度分析,考察了分壁塔的进料位置、隔板位置、液体分配比、回流比等工艺参数对分离效果的影响,确定了分壁塔的最佳操作条件,并对分壁塔的能耗进行了分析。结果表明,单个分壁塔能达到常规三元混合物分离的要求,并且比常规精馏流程的分离过程节能约30%。     

Thermal coupling links to liquid‐only transfer streams: A path for new dividing wall columns

We propose new dividing wall columns (DWCs) that are equivalent to the fully thermally coupled (FTC) configurations. While our method can draw such configurations for any given n‐component mixture (n ≥ 3), we discuss in detail the DWCs for ternary and quaternary feed mixtures. A special feature of all the new DWCs is that during operation, they allow independent control of the vapor flow rate in each partitioned zone of the DWC by means that are external to the column. Because of this feature, we believe that the new arrangements presented in this work will enable the FTC configuration to be successfully implemented and optimally operated as a DWC in an industrial setting for any number of components. Also, interesting column arrangements result when a new DWC drawn for an n‐component mixture is adapted for the distillation of a mixture containing more than n components. © 2014 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 60: 2949–2961, 2014     

隔壁式空分精馏塔应用性能研究

为了降低空气低温分离过程的设备投资和能耗,在分析空分体系的热力学性质及流程特点的基础上,提出了一种新型的隔壁式空分精馏塔流程。应用Aspen Plus模拟软件,对空气分离的传统流程和隔壁塔流程进行了模拟对比,考察了隔壁式空分精馏塔各结构参数与操作参数对其年总成本的影响,并分析比较了空分传统流程和隔壁式空分精馏塔流程的热力学效率。结果表明,隔壁式空分精馏塔的建模合理可行,通过年总成本优化得到了该隔壁塔的最优结构参数与操作参数,分别为:液氧流量为3 kmol/h,气相分配比(体积比)为0.05,精馏段理论板数为33,侧线精馏段理论板数为30,公共提馏段理论板数为22。与传统空分流程相比,隔壁式空分精馏塔流程的有效能损失降低并且在热力学效率方面高出4.7%。     

隔板塔共沸精馏分离二氯甲烷-乙腈-水-硅醚体系

以二氯甲烷-乙腈-水-硅醚为分离体系,采用自制隔板塔小试装置,研究了共沸剂回流比和液相分配比等操作参数对隔板塔分离效果的影响。实验结果表明,当气相分配比R_v为0.5,共沸剂回流比为3时,液相分配比R_l在[0.12,0.2]范围内,隔板塔分离效果较好。在实验的基础上,采用Aspen Plus软件对隔板塔共沸精馏工艺进行模拟,考察了隔板塔共沸精馏工艺最佳操作区域及节能效果。模拟结果表明,特定分离要求下,隔板塔存在一个使再沸器热负荷最小的最佳操作区域,在此最佳操作区域内,R_l和R_v相互关联,呈一一对应关系;与三塔串联简单精馏工艺相比,完成相同的分离任务,隔板塔共沸精馏工艺再沸器节能32.74%,冷凝器热负荷减少33.70%,乙腈回收率由66.47%提高到96.01%,且大幅降低设备投资。     

气相进料对隔板精馏塔优化设计的影响

隔板精馏塔（DWC）在节能和节省设备投资方面具有十分突出的优势,隔板精馏塔中隔板位置是重要的设计变量,影响分离效果及能耗,当进料中含有气相时这种影响更加显著。选用苯、甲苯和对二甲苯三元物系,研究了进料的气相分率对隔板位置的影响并确定最优隔板位置。采用严格模拟方法,以年度总费用（TAC）为评价指标,比较不同进料气相分率下隔板塔的经济性,其中气相进料较液相进料TAC最高可节省23.33%。并通过灵敏度分析展示了在进料中含有气相时确定最优隔板位置的重要性。     

气相进料对隔板精馏塔优化设计的影响

隔板精馏塔（DWC）在节能和节省设备投资方面具有十分突出的优势,隔板精馏塔中隔板位置是重要的设计变量,影响分离效果及能耗,当进料中含有气相时这种影响更加显著。选用苯、甲苯和对二甲苯三元物系,研究了进料的气相分率对隔板位置的影响并确定最优隔板位置。采用严格模拟方法,以年度总费用（TAC）为评价指标,比较不同进料气相分率下隔板塔的经济性,其中气相进料较液相进料TAC最高可节省23.33%。并通过灵敏度分析展示了在进料中含有气相时确定最优隔板位置的重要性。     

Design and optimization of a dividing wall column for debottlenecking of the acetic acid purification process

The dividing wall column (DWC) has gained increasing application in a variety of chemical processes because of its potentiality in energy and capital cost savings in multicomponent separations. The main objective in this work is investigation of its use for removing the bottleneck phenomenon within the column when increasing the throughput of an existing distillation process, particularly, the acetic acid (AA) purification process. Optimal column sequence design, involving both conventional and DWC, is considered. The internal recycle flow distribution around the dividing wall was investigated as a primary optimizing variable. Several column arrangements were analyzed to show that the DWC requires less investment and energy costs than conventional distillation, the Petlyuk column, or the prefractionator arrangement.     

A systematic method to synthesize all dividing wall columns for n‐component separation—Part I

We present an easy‐to‐use step‐wise procedure to synthesize an initial‐dividing wall column (i‐DWC) from any given n‐component basic distillation column sequence or its thermally coupled derivative. The procedure to be used is dependent on the nature of the distillation column sequence that is to be converted into a DWC, and comprises of an intuitive set of steps that we demonstrate through examples. It is noteworthy that, even for a ternary distillation, 15 potentially useful DWCs, some of which had been missing from the literature, have now been identified. This work significantly expands the search space of useful DWCs to separate any given multicomponent mixture. © 2017 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 64: 649–659, 2018     

分壁式精馏塔精制丁二烯流程模拟

丁二烯是一种重要的石油化工烯烃原料,由于其生产过程能耗高,因此节能降耗成为丁二烯生产工艺的研究热点。利用Aspen Plus模拟软件对丁二烯精制工艺的两套流程进行了模拟研究,考察了分壁式精馏塔(DWC)中内部互连物流连接位置、预分离塔气液相流量和回流比对分离效果和热负荷的影响,对比了相同分离条件下DWC分离流程和传统顺序分离流程的能耗,并根据两套分离流程中塔内液相丁二烯浓度分布情况,分析DWC的节能原因。结果表明,当主塔理论板数105,预分离塔理论板数56,进入预分离塔气相流量1020kmol/h,液相流量890kmol/h,回流比7800时,DWC分离效果最好,丁二烯质量分数可达99.7%,这为DWC精制丁二烯工艺的工业化提供了理论依据。由于DWC有效减少了精馏过程中的返混效应,提高了能量利用率,使其冷凝器可节能29.36%,再沸器可节能29.19%,存在明显的节能优势。